眾所周知,處理器芯片的供電都有一定的上下電時序要求,產品設計中必須遵循芯片的上電、下電時序才能確保器件的可靠工作。i.MX RT跨界處理器的上下電時序如何呢?我們來一探究竟。
以下時序翻譯均來自i.MX RT1050數據手冊-IMXRT1050IEC(Rev. 1, 03/2018),主要針對A1版本的芯片。
一、滿足電源上電、下電時序的必要性
系統設計必須遵循一定的上電時序、掉電時序以及相應的穩態規定,只有這樣才能確保芯片的可靠工作,那么在設計中,如果無法滿足上電、下電時序會導致什么后果呢,以下為不滿足i.MX RT電源時序可能會導致三種情況:
1、芯片啟動階段電流過大;
2、芯片無法正常啟動;
3、對處理器造成不可逆的損壞(最壞的情況)。
可見,必須對處理器的供電時序加以重視,系統設計時嚴格遵循手冊規定的上電、下電時序。那么RT的上電、下電時序到底需要滿足什么條件,是不是很復雜呢?不急,我們接著往下看。
二、i.MX RT跨界處理器的上電時序
1、VDD_SNVS_IN必須先于其他電源供電或者與VDD_HIGH_IN一同上電;
2、如果采用紐扣電池給VDD_SNVS_IN供電,需確保在開啟任何電源之前將其連接;
3、開啟內部DCDC電源,DCDC_IN管腳需提前1ms于DCDC_PSWITCH管腳上電;
4、需保證在整個上電過程中POR_B信號保持為低電平,直到其他電源達到其穩定值。
結合RT處理器集成的電源管理單元,可更好理解RT1050的上電時序,下圖所示為RT1050集成的PMU,該PMU模塊集成了一路DCDC,四路LDO,分別給系統內核、外設、時鐘模塊提供工作電源,極大簡化了外部電源的設計。
按照上電時序的要求,VDD_SNVS_IN既可以先于其他電源上電,也可以與VDD_HIGH_IN接一起同時上電,從RT1050的PMU框圖可見,VDD_HIGH_IN通常情況下是允許與其它外設電源接一起同時上電的,因此簡單來講,i.MX RT處理器所有3.3V電源管腳均可接一起同時上電,NVCC_GPIO、NVCC_SD1、NVCC_SD2、NVCC_SEMC管腳電源均支持1.8V、3.3V兩種輸入電壓,可根據應用情況進行選擇,常規設計中可將這四路電源與VDD_SVNS_IN、VDD_HIGH_IN接一起同時上電,如下圖所示。
設計中如果使用紐扣電池給VDD_SNVS_IN供電,需確保在開啟任何電源之前將其連接。同時為保證掉電后RTC能繼續工作,建議VDD_SNVS_IN外接一個備用電池,如下圖BT1所示。
此外,在開啟內部DCDC電源時,DCDC_IN的供電需要早1ms于DCDC_PSWITCH管腳上電,基于這點要求,設計中需對DCDC_PSWITCH管腳進行延時處理,可通過RC延時電路來實現,典型電路如下圖所示。
上電時序的最后一個條件為在整個上電的過程中POR_B信號應保持為低電平,該過程的實現可通過外接上電復位芯片來滿足,典型電路見下圖所示,該復位芯片在上電期間會拉低POR信號300ms左右。
USB_OTG1_VBUS、USB_OTG2_VBUS 和VDDA_ADC_3P3 不是供電序列的一部分,可以隨時上電。
三、i.MX RT跨界處理器的掉電時序
1、VDD_SNVS_IN必須單獨或與VDD_HIGH_IN一同下電,在這之前其他電源必須全部完成下電;
2、如果使用紐扣電池為VDD_SNVS_IN 供電,需確保在關閉任何其他電源之后將其移除。
從掉電時序要求可知,如VDD_SNVS_IN與VDD_HIGH_IN等接一起同時上電,則下電時序很容易滿足;但如果VDD_SNVS_IN與其它電源不是同時上電的,則VDD_SNVS_IN必須遲于其它電源掉電,這一點在設計中需要特別關注。此外,對于采用紐扣電池供電的場合,掉電后需要繼續保持RTC工作時,電池可以保留不移除。
四、i.MX RT電源上電、下電時序總結
1、采用i.MX RT跨界處理器設計產品時,需嚴格遵循手冊要求的上電、下電時序要求,由于處理器支持兩種供電方案,因此設計中需結合項目的設計要求采取不同的連接方式,無論采用那種供電方案,只要確保VDD_SNVS_IN電源的上電不遲于其它電源的上電,掉電不早于其它電源即可。常規設計中,i.MX RT處理器的電源可全部接一起采用單3.3V進行供電,需要掉電保持RTC功能時,可外接相應的紐扣電池;當然,VDD_SNVS_IN先上電,其它電源后上電的供電方案是相對復雜些的。
2、當NVCC_GPIO、NVCC_SD1、NVCC_SD2、NVCC_SEMC管腳的I/O 電源關閉時,必須確保電路板上的任何電源不存在向3.3 V 電源倒灌的情況(如來自底板外設的1.8或者3.3V電源),否則處理器可能因反向電流而導致內部出現鎖存等故障,設計中建議外設的供電與處理器一同上電,或者遲于處理器供電即可。
五、i.MX RT跨界處理器上電、下電時序圖
六、結束語
i.MX RT系列是NXP發布的業內首款跨界處理器,該產品完美融合了低功耗應用處理器和高性能微控制器的優勢。i.MX RT系列跨界處理器結合了高性能和實時功能,支持下一代物聯網應用,具有與MCU 級可用性相平衡的高度集成和安全性。
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原文標題:輕松玩轉跨界處理器電源設計
文章出處:【微信號:Zlgmcu7890,微信公眾號:周立功單片機】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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